iqmal kinetika 14 sifat transpor molekul

8/17/2019 Iqmal Kinetika 14 Sifat Transpor Molekul

1/3

11/25/

KINETIKA KIMIASifat Transpor Molekul

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia - FMIPA

Universitas Gadjah Mada (UGM)

Drs. Iqmal Tahir, M.Si.

Laboratorium Kimia Fisika,, Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 55281

Tel : 0857 868 77886; Fax : 0274-545188Email :

[email protected] atau [email protected]

Website :http://iqmal.staff.ugm.ac.id

http://iqmaltahir.wordpress.com

• Sifat transpor berupaperpindahan materi pada gas melewatilubang yang

sangat kecilberupa fenomena efusi

• Gerakan atau transpor partikel lebih banyakdiulas untuk kasus pada cairan.

• Sifat transpor yang dipelajari untuk cairanmeliputi :

• Diffusi ≡ perpindahan materimenurun mengikuti gradien perubahankonsentrasi

Sifat Transpor

• on u s erma ≡ perp n a an e nerg menurun m eng u gra en

perubahan temperatur • Konduksi l istr ik ≡ perpindahanmuatan menurun mengikuti gradien

perubahan potensial muatan

• Viskositas ≡ perpindahanmomentum linear materi menurun mengikutigradien perubahan kecepatan

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

EFUSI

Sifattranspor berupaperpindahanmateri pada gas

melewati lubang yang sangatkecil.

Fenomena efusipada balon.

3


Jelaskan mengapa sekarang banyak orang menyukai pengisianban kendaraan

denganmenggunakan nitrogen daripada udara biasa?

LAJU EFUSI

Untuksuatu gas pada tekanan p dan suhu T yang bersebelahan oleh ruangvakumdangan lubangkecil, laju yang ditempuh molekul untuk meninggalkan

lubangadalah sama denganlaju molekul pada saat menumbukluasan lubang.

4


LAJU EFUSI

Untuksuatu gas pada tekanan p dan suhuT yang bersebelahanoleh ruang

vakumdangan lubang kecil, laju yang ditempuh molekul untuk meninggalkanlubangadalah sama denganlaju molekul pada saat menumbukluasan lubang.Jika luas lubangadalah A0, maka jumlahmolekul yang meninggalkan luasanper satuan waktu adalah :

Persamaan tersebut menyatakanhukum efusi Graham :

5


“Lajuefusi berbanding terbalik dengan akar kuadrat massamolekul gas.”

Diffusion - the gradual mixing of molecules of one gas with molecules of another by

virtue of their kinetic properties

Brownian motion

NH317 g/mol

HCl

36 g/mol

NH4Cl

1

2

2

1

MM

MM

r

r



2/3

11/25/

LAJU EFUSIPersamaan tersebut juga digunakan sebagai dasar metodaKnudsen untuk

penentuan massamolar.Untuksuatu massamolekul yang tidakdiketahuidengan tekanan uap sampelyang diketahui misalpada padatan. Padatanditempatkan pada wadahdengan

tekanan uap p dan dihubungkan ke ruang dengan lubangkecil, laju hilangnyamassaakan sebandingdengan p. Metodeini tidak bisa digunakanjika jalan

bebasrata-rata atom sangatbesar dibandingkan dengan diameter logam.

Perhitungantekanan dapat dilakukan dengan urutansebagai berikut, massa

7


yang angpa a seangw a u er a an engan re uens um u an.

m = Zw. A0 . m . tmaka tekanan uapdapat dihitung :

LAJU EFUSIPersamaan tersebut juga digunakan sebagai dasar metodaKnudsen untuk

penentuan massamolar.Untuksuatu massamolekul yang tidakdiketahuidengan tekanan uap sampelyang diketahui misalpada padatan. Padatanditempatkan pada wadahdengan

tekanan uap p dan dihubungkan ke ruang denganlubang kecil, laju hilangnyamassaakan sebandingdengan p. Metodeini tidak bisa digunakanjika jalan

bebasrata-rata atom sangatbesar dibandingkan dengandiameter logam.

Perhitungantekanan dapat dilakukan dengan urutansebagai berikut, massa

8


yang angpa as eangw a u er a an engan re uens um u an.

m = Zw. A0 . m . tmaka tekanan uapdapat dihitung :

Sifat transpor dan fluksSifat transpor dari suatu substansi adalah kemampuan untuk memindahkanmateri, energi atau beberapa sifat spesifik lain dari satu tempat ke tempat lain.• Difusi : transpor molekul (dalam fase gas, cairan atau padatan) yang

berdifusi dari konsentrasi pekat ke konsentrasi yang lebih rendah sampai

komposisi di semua bagian sama.• Laju konduksi thermal: transpor energi akibat perbedaan temperatur adalah

contoh karakteristik sifat transpor dari senyawa.• Konduksi listrik adalah tranpor muatan (oleh suatu ion atau elektron) dalam

perbedaan potensial dan konduktivitas elektrik senyawa adalah sifat

9


ranspor uga.• Viskositas adalah ukuran laju momentum linear yang dipindahkan pada

suatu cairan juga contoh sifat transpor.

Laju perpindahan sifat yang diukur sebagai fluks, J, yang merupakan jumlahdari kuantitas sifat yang dipindah per satuan luas per satuan waktu.

• Massa yang mengalir satuanfluks massa : kg.m-2.detik-1,• Transpor energi satua fluks energi : J. m-2.detik-1.:

Sifat transpor dan fluksPengamatan eksperimen pada sifat transpor menunjukkan bahwa fluks suatusifat sebanding dengan gradien dari sifat terkait pada sistem.Sebagai contoh fluks materi sepanjang sumbu z sebanding dengan perubahankonsentrasi sepanjang sumbu :

Kesetaraan fluks materi dengan gradien konsentrasi ini disebut hukum difusiFick yang pertama.

10


Untuk laju difusi thermal (fluks energi dari gerakan panas) adalah sebandingdengan gradien suhu :

Laju difusi termal

Harga fluks Jz adalah suatu komponen vektor. Jika Jz> 0, maka fluks sebanding dengan kenaikan z (kearah kanan) dan jika Jz < 0 maka fluks ke arah kiri.Materi mengalir sesuai gradien konsentrasi sehingga jika dN/dz < 0 maka Jz adlah positif.

Dengan demikian koefisien penyetara dalam

persamaan fluks materi haruslah negatif dan kitanyatakan sebagai –D.Persamaan fluk difusi

11


dimana konstanta D adalah koefisien difusi.

Persamaan fluk difusi thermal

dimana K adalah koefisien konduktifitas thermal.

Sifat transpor dan fluks

Untuk melihat hubungan antara fluks momentum dengan

viskositas kita lihat fluida dalam bentuk aliran newton

(suatu aliran dapat dibayangkan sebagai seri aliran yang

disebut dengan lamina).

Lapisan di dekat dinding cenderung diam dan kecepatan

lapisan berikutnya linear dengan jarak dari dinding.

Molekul akan bergerak antara lamina dan membawa

momentum pada komponen x dari bentuk laminaasalnya.

Lamina sebelah kanan akan lebih ce at dan

12


menghasilkan kecepatan yang sama dengan penyamaan

dan diinterpretasikan sebagi viskositas cairan.

Karena efek tersebut tergantung pada perpindahan momentum – x terhadap lamina terkait,

viskositas tergantung pada fluks momentum –x ke arah z. Fluks momentum sebanding

dengan dvx/dz karena tidak ata fluks netto jika semua lamina bergerak dengan kecepatan

yang sama.

atau

dengan adalah koefisien viskositas.


3/3

11/25/

Proses viskositas

dengan adalah koefisien viskositas

13


Satuan viskositas adalah kg m-1 detik-1

Proses konduktivitas

K = Koefisienkonduktivitasthermal

14


Satuan : JK-1. m-1. detik-1

Data koefisien untuk beberapa jenis gas

15


Data koefisien untuk beberapa jenis cairan

16


Proses difusi massa

D = koefisien difusi

17


atuan m -

Rangkuman

18


iqmal kinetika 14 sifat transpor molekul

Documents